JP2006111500A - ダイヤモンド基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理装置において取扱いが容易であり、且つ、ダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられるダイヤモンド基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 ダイヤモンド基板１は、第１の領域１１と第１の領域１１を取り囲む第２の領域１２とを含む主面１３を有し、第１の領域１１に貫通孔１４を有する基板１０と、貫通孔１４内に配置された単結晶ダイヤモンド部２０と、第２の領域１２上から単結晶ダイヤモンド部２０上に渡って設けられており、基板１０及び単結晶ダイヤモンド部２０に固定された多結晶ダイヤモンド部３０とを備える。この構成では、単結晶ダイヤモンド部２０は、多結晶ダイヤモンド部３０によって、基板１０に対して位置が固定される。その結果、基板処理装置を利用してダイヤモンド基板１を処理するときの取扱が容易になり、また、ダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダイヤモンド基板及びその製造方法に関する。

ダイヤモンドは、ワイドバンドギャップ（５．５ｅＶ）、高キャリア移動度（２０００ｃｍ^２／Ｖｓ）、高絶縁破壊電界（５×１０^６Ｖ／ｃｍ）、真空準位が伝導帯の下端以下に存在する負性電子親和力等の優れた半導体物性を有する。このため、高温環境下・宇宙環境下でも動作する耐環境半導体素子、高周波・高出力で動作可能なパワーデバイス、紫外線発光が可能な発光素子、低電圧駆動が可能な電子放出素子等への応用が期待されている。また、光学特性に関しては、ダイヤモンドは紫外領域（２２５〜４００ｎｍ）においても高屈折率２．７を有している。このため、ダイヤモンドは、光ディスク等の高密度化に伴う光源の短波長化に対応可能なピックアップレンズ用材料としても期待されている。

これらのデバイスは、単結晶ダイヤモンド、とりわけ人工の単結晶ダイヤモンドを使用することによって実現される。人工の単結晶ダイヤモンドは、天然の単結晶ダイヤモンドに比べて品質のばらつきが少ない。人工の単結晶ダイヤモンドは、主に、気相合成法又は高温高圧合成法により得られる。気相合成法では、ホモエピタキシャル成長により単結晶ダイヤモンド基板（基板上に単結晶ダイヤモンド層が形成されたものも含む）が得られる。しかしながら、いずれの方法においても、例えばシリコンＬＳＩ等を作製するための半導体製造装置に適用可能な数インチφの単結晶ダイヤモンド基板を形成することは、現状では極めて困難である。

そこで、気相合成法においては、単結晶シリコンウェハ上に単結晶シリサイド層を成長させた後、その単結晶シリサイド層上に単結晶ダイヤモンド層をヘテロエピタキシャル成長させる方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、単結晶ダイヤモンド層をヘテロエピタキシャル成長させる別の方法としては、下地となるイリジウム層上にダイヤモンド層をヘテロエピタキシャル成長させる方法が報告されている（例えば非特許文献１参照）。

また、大面積が得られない単結晶ダイヤモンド基板を半導体製造装置に適用するために、シリコンウェハと、シリコンウェハ上に形成され酸化ケイ素（ＳＯＧ）からなる接着層と、接着層によりシリコンウェハに貼り付けられた単結晶ダイヤモンド基板とを有する半導体装置用基板が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開平７−４１３８５号公報 特開２００２−１１０４９０号公報 前田他、第６５回応用物理学会学術講演会、講演予稿集、ｐ．５０８、３ａ−ZB−７／II

しかしながら、特許文献１の方法では、数インチφの大面積の単結晶ダイヤモンド層を下地層上に成長させることは非常に困難である。また、非特許文献１の方法では、下地層上にせいぜい１インチ程度の単結晶ダイヤモンド層しか得られていないので大面積化が不十分である。したがって、単結晶ダイヤモンド層を下地層上にヘテロエピタキシャル成長させる方法によって、基板処理装置において取扱いが可能なサイズの単結晶ダイヤモンド基板を作製することは極めて困難である。

特許文献２の半導体装置用基板では、接着層を構成する酸化ケイ素と、単結晶ダイヤモンド基板を構成する単結晶ダイヤモンドとの熱膨張係数の差が大きい。通常、半導体装置用基板上に単結晶ダイヤモンド層をＣＶＤ法により成長させるときの成長温度は１０００℃近くまで上昇する。この成長温度では、単結晶ダイヤモンド基板がシリコンウェハから剥がれてしまう可能性が高い。

したがって、半導体デバイスを作製するための既存の成熟した半導体ウェハプロセスが使用可能であり、且つ、単結晶ダイヤモンド層をエピタキシャル成長させることが可能な単結晶ダイヤモンド基板は存在せず、ダイヤモンド半導体デバイスを作製する際に大きな障害となっていた。

そこで、本発明は、基板処理装置において取扱いが容易であり、且つ、ダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられるダイヤモンド基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明のダイヤモンド基板は、第１の領域と第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有し、第１の領域に貫通孔を有する基板と、貫通孔内に配置された単結晶ダイヤモンド部と、第２の領域上から単結晶ダイヤモンド部上に渡って設けられており、基板及び単結晶ダイヤモンド部に固定された多結晶ダイヤモンド部と、を備える。

この構成では、多結晶ダイヤモンド部が基板及び単結晶ダイヤモンド部に固定されている。その結果として、単結晶ダイヤモンド部が多結晶ダイヤモンド部によって基板に固定されている。このため、基板処理装置におけるダイヤモンド基板の取扱いが容易になる。また、単結晶ダイヤモンド部と基板との間に、酸化ケイ素からなる接着層を形成する必要がないので、本発明のダイヤモンド基板はダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられる。

また、基板が有する貫通孔内に、単結晶ダイヤモンド部が配置されているので、単結晶ダイヤモンド部が基板の面方向に移動し難い。これにより、主面における単結晶ダイヤモンド部の位置精度を向上させることができる。そして、単結晶ダイヤモンド部が貫通孔内に配置される結果、単結晶ダイヤモンド部において、多結晶ダイヤモンド部と反対側は露出している。したがって、その露出した部分を利用して配線パターンなどを形成することが可能である。

また、本発明のダイヤモンド基板は、第１の領域と第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有し、第１の領域に貫通孔を有する基板と、貫通孔内に配置される部分を有すると共に主面側に突出した部分を有する単結晶ダイヤモンド部と、単結晶ダイヤモンド部のうち主面側に突出した部分を取り囲むと共に第２の領域上に設けられており、基板及び単結晶ダイヤモンド部に固定された多結晶ダイヤモンド部と、を備える。

この場合も、多結晶ダイヤモンド部が基板及び単結晶ダイヤモンド部に固定されているため、結果として、単結晶ダイヤモンド部が多結晶ダイヤモンド部によって基板に固定されている。よって、基板処理装置におけるダイヤモンド基板の取扱いが容易になる。また、単結晶ダイヤモンド部と基板との間に、酸化ケイ素からなる接着層を形成する必要がないので、ダイヤモンド基板は、ダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられる。

また、基板が有する貫通孔内に単結晶ダイヤモンド部が配置されている結果、単結晶ダイヤモンド部が基板の面方向に移動し難くなる。これによって、主面における単結晶ダイヤモンド部の位置精度を向上させることができる。そして、多結晶ダイヤモンド部は、単結晶ダイヤモンド部を取り囲むように設けられているので、単結晶ダイヤモンド部の表裏面は露出している。そのため、単結晶ダイヤモンド部の表裏面を半導体デバイスの製造に利用したり、単結晶ダイヤモンド部の表裏面に配線パターンを形成することができる。

また、基板は、ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、石英、モリブデン、ニオブ、タングステン、ムライト及びコージライトのうち少なくとも一つの材料を含有することが好ましい。これにより、基板と多結晶ダイヤモンド部との密着性を向上できる。

また、単結晶ダイヤモンド部は、エピタキシャル成長された１又は複数の単結晶ダイヤモンド層を含むことが好ましい。この場合、例えば、１又は複数の単結晶ダイヤモンド層に不純物を導入することによって、ダイヤモンド基板から半導体デバイスを製造することができる。

また、本発明のダイヤモンド基板の製造方法は、第１の領域と第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有し、第１の領域に貫通孔を有する基板と、貫通孔内に配置された単結晶ダイヤモンド部と、第２の領域上から単結晶ダイヤモンド部上に渡って設けられた多結晶ダイヤモンド部と、を備えるダイヤモンド基板の製造方法であって、貫通孔内に単結晶ダイヤモンド基板を挿入し、単結晶ダイヤモンド部とする挿入工程と、挿入工程の後、気相合成法を利用して、第２の領域上から単結晶ダイヤモンド部上に渡ってダイヤモンド層を形成し、多結晶ダイヤモンド部とするダイヤモンド層形成工程と、を含む。

この製造方法では、ダイヤモンド層形成工程において、ダイヤモンド層が、第２の領域上から単結晶ダイヤモンド基板上に渡って形成されるため、多結晶ダイヤモンド部が、単結晶ダイヤモンド部及び基板に固定される。その結果として、単結晶ダイヤモンド部が多結晶ダイヤモンド部によって基板に固定され、基板処理装置におけるダイヤモンド基板の取扱いが容易になる。また、単結晶ダイヤモンド部を貫通孔内に挿入するので、多結晶ダイヤモンド部と反対側は露出する。そのため、例えば、多結晶研磨などを更に実施することなく、単結晶ダイヤモンド部を配線パターンの形成などに利用できる。また、単結晶ダイヤモンド部と基板との間に、酸化ケイ素からなる接着層を形成する必要がないことから、本発明のダイヤモンド基板の製造方法により製造されたダイヤモンド基板は、ダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられる。

また、本発明のダイヤモンド基板の製造方法は、第１の領域と第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有し、第１の領域に貫通孔を有する基板と、貫通孔内に配置された部分を有すると共に主面側から突出した部分を有する単結晶ダイヤモンド部と、単結晶ダイヤモンド部のうち主面側から突出した部分を取り囲むと共に第２の領域上に設けられた多結晶ダイヤモンド部と、を備える、ダイヤモンド基板の製造方法であって、貫通孔内に単結晶ダイヤモンド基板を挿入する挿入工程と、挿入工程の後、気相合成法を利用して、基板上にダイヤモンド層を形成し、ダイヤモンド層のうち単結晶ダイヤモンド基板上の領域と単結晶ダイヤモンド基板とを単結晶ダイヤモンド部とし、ダイヤモンド層のうち第２の領域上であって単結晶ダイヤモンド部を取り囲む領域を多結晶ダイヤモンド部とするダイヤモンド部形成工程と、を含む。

この製造方法では、ダイヤモンド部形成工程において、ダイヤモンド層を基板上に形成することで、単結晶ダイヤモンド部及び多結晶ダイヤモンド部を得ている。その結果、多結晶ダイヤモンド部と単結晶ダイヤモンド部とは一体的に形成されており、多結晶ダイヤモンド部は基板に固定されている。その結果として、単結晶ダイヤモンド部が多結晶ダイヤモンド部によって基板に固定される。よって、基板処理装置におけるダイヤモンド基板の取扱いが容易になる。また、単結晶ダイヤモンド部と基板との間に、酸化ケイ素からなる接着層を形成する必要がないので、本発明のダイヤモンド基板の製造方法により製造されたダイヤモンド基板は、ダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられる。

また、単結晶ダイヤモンド部は、基板の貫通孔内に配置されている。これにより、単結晶ダイヤモンド基板が基板の面方向に移動し難くなるので、主面における単結晶ダイヤモンド部の位置精度を向上させることができる。そして、上述したように、単結晶ダイヤモンド部を取り囲むように多結晶ダイヤモンド部が形成されるので、単結晶ダイヤモンド部の表裏面が露出する。その結果、その露出した表裏面を配線パターンの形成や半導体デバイスの作製に利用することができる。

また、上記ダイヤモンド基板の製造方法は、ダイヤモンド部形成工程において、ダイヤモンド層をエッチング又は研磨により単結晶ダイヤモンド部及び多結晶ダイヤモンド部を形成することによって、ダイヤモンド基板の表面を平坦化する平坦化工程を更に含むことが好ましい。この場合、基板処理装置を用いてダイヤモンド基板の表面に処理を施し易くなる。

また、上記ダイヤモンド基板の製造方法は、ダイヤモンド層及び基板を切断することによりダイヤモンド層及び基板をウェハ状に加工する切断工程を更に含むことが好ましい。これにより、ウェハ状のダイヤモンド基板が製造されるので、ウェハ加工用の基板処理装置におけるダイヤモンド基板の取扱いが容易になる。

また、単結晶ダイヤモンド基板は、エピタキシャル成長された１又は複数の単結晶ダイヤモンド層を含むことが好ましい。この場合、例えば、１又は複数の単結晶ダイヤモンド層に不純物を導入することによって、得られるダイヤモンド基板から半導体デバイスを製造することができる。

また、上記ダイヤモンド基板の製造方法は、単結晶ダイヤモンド部上に１又は複数の単結晶ダイヤモンド層をエピタキシャル成長させるエピタキシャル成長工程を更に含むことが好ましい。この場合、例えば、１又は複数の単結晶ダイヤモンド層に不純物を導入することによって、得られるダイヤモンド基板から半導体デバイスを製造することができる。

本発明のダイヤモンド基板及びその製造方法によれば、基板処理装置において取扱いが容易であり、且つ、ダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るダイヤモンド基板１の平面図である。図２は、図１に示されたダイヤモンド基板１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

ダイヤモンド基板１は、基板処理装置によって処理される被処理体である。基板処理装置を用いることによりダイヤモンド基板１から半導体素子、光学素子等が製造される。このような基板処理装置としては、例えばステッパー等が挙げられる。

ダイヤモンド基板１は、ダイヤモンドと異なる材料からなる基板１０を有している。基板１０は、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、ムライト及びコージライトのうち少なくとも一つの材料を含有することが好ましい。これにより、基板１０と後述する多結晶ダイヤモンド部３０との密着性を向上できる。また、基板１０の耐熱性も向上する。

基板１０の形状は、２インチφのウェハ形状が好ましく、３インチφ以上のウェハ形状がより好ましい。基板１０の形状は、四角形状又はその他形状であってもよいが、差し渡し２５ｍｍ以上であることが好ましく、基板１０の厚さは、数百〜数千μｍであることが好ましい。

基板１０は、第１の領域１１と第１の領域１１を取り囲む第２の領域１２とを含む主面１３を有する。基板１０の第１の領域１１には、基板１０の厚さ方向に延びており、板状の単結晶ダイヤモンド部２０を収容する貫通孔１４が形成されている。貫通孔１４は機械加工、ケミカルエッチング等により形成されることが好ましい。貫通孔１４の形状及びサイズは、単結晶ダイヤモンド部２０を収容する観点から、単結晶ダイヤモンド部２０の形状及びサイズと略同じであることが好ましい。

ダイヤモンド基板１の一部を構成する単結晶ダイヤモンド部２０は、天然の単結晶ダイヤモンド、高温高圧合成された単結晶ダイヤモンド及び気相合成された単結晶ダイヤモンドのいずれからなるとしてもよい。また、単結晶ダイヤモンド部２０は、ホウ素やリン等の不純物が添加された導電性を有する単結晶ダイヤモンドからなるとしてもよい。単結晶ダイヤモンド部２０の表面形状は特に限定されないが、サイズは差し渡し２ｍｍ以上であることが好まく、単結晶ダイヤモンド部２０の厚さは、５０〜５００μｍであることが好ましい。

なお、単結晶ダイヤモンド部２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂは、良好にエピタキシャル成長させる観点から、｛１００｝面から０°±１０°又は｛１１１｝面から０°±１０°のオフ角範囲を有していることが好ましく、｛１００｝面から０°±５°又は｛１１１｝面から０°±５°のオフ角範囲を有していることがより好ましい。

単結晶ダイヤモンド部２０の裏面２０ｂ上及び基板１０上には、単結晶ダイヤモンド部２０を固定するための層状の多結晶ダイヤモンド部３０が積層されている。ダイヤモンド基板１の一部を構成する多結晶ダイヤモンド部３０は、第２の領域１２上から単結晶ダイヤモンド部２０上に渡って設けられており、多結晶ダイヤモンド部３０の表面３０ａは露出しておりダイヤモンド基板１の表面１ａを構成している。多結晶ダイヤモンド部３０の厚さは、単結晶ダイヤモンド部２０を固定する観点から１０〜１００μｍが好ましい。

多結晶ダイヤモンド部３０の裏面３０ｂと単結晶ダイヤモンド部２０の裏面２０ｂとは接合されており、多結晶ダイヤモンド部３０と基板１０とは接合されている。その結果として、ダイヤモンド基板１において、単結晶ダイヤモンド部２０は、多結晶ダイヤモンド部３０によって基板１０に固定されている。

そのため、基板処理装置によってダイヤモンド基板１を処理するときに、ダイヤモンド基板１の取扱いが容易になる。また、単結晶ダイヤモンド部２０と基板１０との間に、酸化ケイ素からなる接着層を形成する必要がないので、ダイヤモンド基板１はダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられる。

上記ダイヤモンド基板１の構成では、単結晶ダイヤモンド部２０が貫通孔１４内に配置されており、単結晶ダイヤモンド部２０の表面２０ａは、基板１０の裏面（多結晶ダイヤモンド部３０と反対側の面）とほぼ同一面上に位置しており、ダイヤモンド基板１の裏面１ｂの一部を構成している。よって、表面２０ａを露出させるために研磨などを実施することなく、単結晶ダイヤモンド部２０上に、配線パターンなどを形成することができる。すなわち、ダイヤモンド基板１の裏面１ｂを利用して容易にデバイスなどを製造することが可能である。

また、単結晶ダイヤモンド部２０が、貫通孔１４内に配置されていることから、単結晶ダイヤモンド部２０が基板１０の面方向に移動し難くなる結果、単結晶ダイヤモンド部２０の位置精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係るダイヤモンド基板２の断面図である。ダイヤモンド基板２の構成は、単結晶ダイヤモンド部２１が、板状の単結晶ダイヤモンド部材２１Ａ上（図中、単結晶ダイヤモンド部材２１Ａの下側）に単結晶ダイヤモンド層２１Ｂが積層されたものである点で、ダイヤモンド基板１の構成と相違する。この点を中心にしてダイヤモンド基板２について説明する。

単結晶ダイヤモンド部材２１Ａとしては、例えば、単結晶ダイヤモンド基板であり、単結晶ダイヤモンド部２１は、単結晶ダイヤモンド部材２１Ａに単結晶ダイヤモンド層２１Ｂをエピタキシャル成長することで形成されている。

単結晶ダイヤモンド層２１Ｂは、基板１０における多結晶ダイヤモンド部３０と反対側から突出しており、単結晶ダイヤモンド層２１Ｂの周囲の基板１０上（図中、基板１０の下側）には、多結晶ダイヤモンド層３１が形成されている。そして、単結晶ダイヤモンド部２１の裏面２１ａは、基板１０上に積層された多結晶ダイヤモンド部３０の裏面３０ｂと接合されており、単結晶ダイヤモンド部２１の位置が固定されている。

この構成では、例えば、単結晶ダイヤモンド層２１Ｂに、ホウ素やリン等の不純物を導入することによって、ダイヤモンド基板２から半導体デバイスを製造することができる。また、単結晶ダイヤモンド部２１の表面２１ｂは露出していることで、デバイスの作製が容易になるのは、第１実施形態の場合と同様である。なお、単結晶ダイヤモンド層２１Ｂはドープ層であってもよいし、アンドープ層であってもよい。また、単結晶ダイヤモンド層２１Ｂは１層の単結晶ダイヤモンド層であるが、複数の単結晶ダイヤモンド層であってもよい。

更に、単結晶ダイヤモンド部２１は、その一部をなす単結晶ダイヤモンド部材２１Ａが貫通孔１４内に配置されている結果、第１実施形態と同様に、基板１０の面方向における単結晶ダイヤモンド部２１の位置精度を向上させることができる。

次に、図４及び図５を参照してダイヤモンド基板１の製造方法について説明する。図４(ａ)〜図４(ｃ)は、ダイヤモンド基板１の製造方法の各工程を示す平面図である。図５(ａ)〜図５(ｃ)は、図４(ａ)〜図４(ｃ)にそれぞれ示されるＶａ−Ｖａ線〜Ｖｃ−Ｖｃ線に沿った工程断面図である。また、図６は、図５（ｃ）の後に続く工程断面図である。

（基板準備工程）
まず、図４(ａ)及び図５(ａ)に示すように、第１の領域１１と第１の領域１１を取り囲む第２の領域１２とを含む主面１３を有し、第１の領域１１に貫通孔１４を有する基板１０を準備する。

（挿入工程）
次に、図４(ｂ)及び図５(ｂ)に示すように、貫通孔１４に単結晶ダイヤモンド基板２００を挿入し、単結晶ダイヤモンド部２０とする。これにより、単結晶ダイヤモンド基板２００が基板１０の面方向に移動し難くなるので、後述のダイヤモンド層形成工程において単結晶ダイヤモンド基板２００が移動することを抑制できる。また、例えば、フォトリソグラフィを行う場合には、露光の位置合わせがより確実になる。したがって、主面１３における単結晶ダイヤモンド部２０の位置精度を向上させることができる。本実施形態では、単結晶ダイヤモンド基板２００は複数（例えば２つ）配置される。

（ダイヤモンド層形成工程）
次に、図４(ｃ)及び図５(ｃ)に示すように、気相合成法を利用して第２の領域１２上から単結晶ダイヤモンド部２０上に渡って多結晶ダイヤモンド層としてのダイヤモンド層３００を形成し、多結晶ダイヤモンド部３０とする。これにより、多結晶ダイヤモンド部３０は、基板１０及び単結晶ダイヤモンド部２０にそれぞれ接合され、単結晶ダイヤモンド部２０の位置が確実に固定される。

気相合成法としては、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法等のＣＶＤ法、又は、燃焼炎法等が挙げられる。また、気相合成法を行うための合成炉としては、基板１０を挿入可能な合成炉を用いることが好ましい。例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いる場合、原料ガスが水素ガス及びメタンガス、基板１０の温度が７００〜１３００℃、メタンガス濃度（メタンガス流量／水素ガス流量）が１〜２０％であると、多結晶ダイヤモンド層としてのダイヤモンド層３００が形成される。例えば熱フィラメントＣＶＤ法を用いる場合、原料ガスが水素ガス及びメタンガス、基板１０の温度が５００〜１２００℃、メタンガス濃度（メタンガス流量／水素ガス流量）が３〜１０％であると、多結晶ダイヤモンド層としてのダイヤモンド層３００が形成される。

（切断工程）
次に、ダイヤモンド基板１がウェハ形状を有していない場合、ダイヤモンド基板１（言い換えれば、多結晶ダイヤモンド部３０及び基板１０）を例えばレーザ等を用いて切断することによりウェハ状に加工するとしてもよい。これにより、ウェハ加工用の基板処理装置を用いてダイヤモンド基板１を処理するときに、ダイヤモンド基板１の取扱いが容易になる。ダイヤモンド基板１がウェハ形状を有していない場合としては、例えば、ダイヤモンド基板１の表面１ａが数十ｃｍ角の矩形形状を有している場合等が挙げられる。

（エピタキシャル成長工程）
次に、図６に示すように、単結晶ダイヤモンド部２０の表面２０ａ上に単結晶ダイヤモンド層２２をエピタキシャル成長させるとしてもよい。これによって、ダイヤモンド基板３を得ることができる。この場合、例えば、単結晶ダイヤモンド層２２に不純物を導入することによって、得られるダイヤモンド基板３からその裏面３ａを利用して半導体デバイスを製造することができる。

ここでは、単結晶ダイヤモンド層２２は１層の単結晶ダイヤモンド層としているが、複数の単結晶ダイヤモンド層であってもよい。なお、単結晶ダイヤモンド層２２の周囲の基板１０上には、多結晶ダイヤモンド層３２が成長している。

単結晶ダイヤモンド層２２をエピタキシャル成長させるときの条件としては、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いる場合、原料ガスが水素ガス及びメタンガス、基板１０の温度が７００〜１３００℃、メタンガス濃度（メタンガス流量／水素ガス流量）が０．０２５〜２０％である。また、例えば熱フィラメントＣＶＤ法を用いる場合、原料ガスが水素ガス及びメタンガス、基板１０の温度が５００〜１２００℃、メタンガス濃度（メタンガス流量／水素ガス流量）が１〜１０％である。また、原料ガスにホスフォン（ＰＨ_３）やジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）を添加するとしてもよい。この場合、不純物がドープされた単結晶ダイヤモンド層２２が形成される。なお、エピタキシャル成長工程は、切断工程の前に実施しても良い。

上記ダイヤモンド基板１の製造方法では、ダイヤモンド層形成工程において、単結晶ダイヤモンド部２０が多結晶ダイヤモンド部３０によって基板１０に固定される。このため、基板処理装置を用いてダイヤモンド基板１を処理するときに、ダイヤモンド基板１の取扱いが容易になる。また、単結晶ダイヤモンド部２０と基板１０との間に、酸化ケイ素からなる接着層を形成する必要がないので、上記製造方法により製造されたダイヤモンド基板１は、ダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられる。この単結晶ダイヤモンド部２０が多結晶ダイヤモンド部３０を介して基板１０に固定されている効果は、ダイヤモンド基板３についても同様である。

また、単結晶ダイヤモンド基板２００を貫通孔１４内に配置して単結晶ダイヤモンド部２０とするため、単結晶ダイヤモンド部２０の表面２０ａがダイヤモンド基板１の裏面１ｂとなる。これによって、多結晶研磨などを実施することを要せずに、製造されたダイヤモンド基板１の裏面１ｂを配線パターンの形成や半導体デバイスの作製に容易に利用することができる。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係るダイヤモンド基板４の平面図である。図８は、図７に示されたダイヤモンド基板４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。

ダイヤモンド基板４の構成は、（１）単結晶ダイヤモンド部２３が、単結晶ダイヤモンド基板２３Ａと単結晶ダイヤモンド基板２３Ａ上に積層された単結晶ダイヤモンド層２３Ｂとからなる点、（２）多結晶ダイヤモンド部３３が、単結晶ダイヤモンド部２３を取り囲んでいる点で、主にダイヤモンド基板１の構成と相違する。これらの相違点を中心にしてダイヤモンド基板４について説明する。

単結晶ダイヤモンド部２３の一部である単結晶ダイヤモンド基板２３Ａは、貫通孔１４内に配置されており、単結晶ダイヤモンド部２３のうち主面１３側から突出した部分としての単結晶ダイヤモンド層２３Ｂは、単結晶ダイヤモンド基板２３Ｂにエピタキシャル成長によって形成されている。単結晶ダイヤモンド部２３の厚さは、２００〜５００μｍが好ましい。

多結晶ダイヤモンド部３３は、第２の領域１２上であって単結晶ダイヤモンド層２３Ｂを取り囲むように設けられている。この多結晶ダイヤモンド部３３の厚さは、２０〜１００μｍが好ましい。そして、単結晶ダイヤモンド部２３の側面２３ｓと多結晶ダイヤモンド部３３の側面３３ｓとは接合されており、多結晶ダイヤモンド部３３は基板１０に接合されている。その結果として、単結晶ダイヤモンド部２３は、多結晶ダイヤモンド部３３によって基板１０に固定されている。このため、第１の実施形態のダイヤモンド基板１の場合と同様に、基板処理装置によってダイヤモンド基板４を処理するときに、ダイヤモンド基板４の取扱いが容易になる。また、単結晶ダイヤモンド部２３と基板１０との間に、酸化ケイ素からなる接着層を形成する必要がないので、ダイヤモンド基板４はダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられる。

また、ダイヤモンド基板４では、単結晶ダイヤモンド部２３の表面２３ａ、裏面２３ｂ、及び、多結晶ダイヤモンド部３３の表面が露出している。その結果、多結晶研磨工程などを要せずに、ダイヤモンド基板４の表面４ａ及び裏面４ｂを利用して配線パターンなどを形成したり、半導体デバイスを作製することができる。

また、単結晶ダイヤモンド部２３が貫通孔１４内に配置されているので、単結晶ダイヤモンド部２３の基板１０の面方向における位置精度を向上させることができる。

（第４実施形態）
図９は、第４実施形態に係るダイヤモンド基板５の断面図である。ダイヤモンド基板５の構成は、単結晶ダイヤモンド部２４が層状の単結晶ダイヤモンド部材２４Ａ上に積層された単結晶ダイヤモンド層２４Ｂを有する点で、第３実施形態のダイヤモンド基板４の構成と相違する。この点を中心としてダイヤモンド基板５について説明する。

単結晶ダイヤモンド部材２４Ａとしては、例えば、単結晶ダイヤモンド基板２４Ｃ上に単結晶ダイヤモンド層２４Ｄがエピタキシャル成長されたものである。そして、単結晶ダイヤモンド部２４は、単結晶ダイヤモンド部材２４Ａ上に単結晶ダイヤモンド層２４Ｂをエピタキシャル成長することで形成されている。

この場合、単結晶ダイヤモンド部２４の表面２４ａ（すなわち単結晶ダイヤモンド層２４Ｂの表面）は露出しているので、例えば、単結晶ダイヤモンド層２４Ｂに、ホウ素やリン等の不純物を導入することによって、ダイヤモンド基板５からその表面５ａを利用して半導体デバイスを製造することができる。単結晶ダイヤモンド層２４Ｂはドープ層であってもよいし、アンドープ層であってもよい。ダイヤモンド基板５では、また、単結晶ダイヤモンド部２４の裏面２４ｂも露出しているので、その露出面を利用して配線パターンを形成したり、半導体デバイスを製造することができる。すなわち、ダイヤモンド基板５の表面５ａ及び裏面５ｂをデバイス作製などに利用することができる。

単結晶ダイヤモンド層２４Ｂは１層の単結晶ダイヤモンド層であるが、複数の単結晶ダイヤモンド層であってもよい。

次に、図１０及び図１１を参照してダイヤモンド基板４の製造方法について説明する。図１０(ａ)〜図１０(ｄ)は、ダイヤモンド基板４の製造方法の各工程を示す平面図である。図１１(ａ)〜図１１(ｄ)は、図１０(ａ)〜図１０(ｄ)にそれぞれ示されるＸＩａ−ＸＩａ線〜ＸＩｄ−ＸＩｄ線に沿った工程断面図である。また、図１２は、図１１（ｄ）の後に続く工程の工程断面図である。

（基板準備工程）
まず、図１０(ａ)及び図１１(ａ)に示すように、第１の領域１１と第１の領域１１を取り囲む第２の領域１２とを含む主面１３を有し、その第１の領域１１に貫通孔１４を有する基板１０を準備する。

（挿入工程）
次に、図１０(ｂ)及び図１１(ｂ)に示すように、基板１０の主面１３の第１の領域１１内の貫通孔１４に単結晶ダイヤモンド基板２３Ａを挿入する。なお、この単結晶ダイヤモンド基板２３Ａは、前述した単結晶ダイヤモンド基板２００と同様のものである。これにより、単結晶ダイヤモンド基板２３Ａが基板１０の面方向に移動し難くなる。このため、後述のダイヤモンド部形成工程において単結晶ダイヤモンド基板２３Ａが移動することを抑制できる。また、例えば、フォトリソグラフィを行う場合には、露光の位置合わせがより確実になる。したがって、単結晶ダイヤモンド部２３Ａを一部に有する単結晶ダイヤモンド部２３の主面１３における位置精度を向上させることができる。本実施形態では、単結晶ダイヤモンド基板２３Ａは複数（例えば２つ）配置される。

（ダイヤモンド部形成工程）
次に、図１０(ｃ)及び図１１(ｃ)に示すように、気相合成法を利用して、基板１０上にダイヤモンド層３１０を形成する。本実施形態では、第２の領域１２上から単結晶ダイヤモンド基板２３Ａ上に渡って形成されたダイヤモンド層３１０のうち単結晶ダイヤモンド基板２３Ａ上の領域は、単結晶ダイヤモンド層３１０Ａとなり、第２の領域１２上で単結晶ダイヤモンド層３１０Ａを取り囲む領域は多結晶ダイヤモンド層３１０Ｂとなる。

この場合の気相合成法としては、マイクロ波プラズマＣＶＤ法が例示され、気相合成法を行うための合成炉としては、基板１０を挿入可能な合成炉を用いることが好ましい。例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いる場合、原料ガスが水素ガス及びメタンガス、基板１０の温度が９００℃、メタンガス濃度（メタンガス流量／水素ガス流量）が１％として、ダイヤモンド層３１０を形成すると、単結晶ダイヤモンド基板２３Ａ上の領域は単結晶ダイヤモンド層３１０Ａとなり、第２の領域１２上は、多結晶ダイヤモンド層３１０Ｂとなる。

次に、図１０(ｄ)及び図１１(ｄ)に示すように、単結晶ダイヤモンド層３１０Ａをエッチングすることにより、単結晶ダイヤモンド基板２３Ａ上に単結晶ダイヤモンド層２３Ｂを形成して単結晶ダイヤモンド部２３とした。また、多結晶ダイヤモンド層３１０Ｂをエッチングすることによって、多結晶ダイヤモンド部３３とした。エッチングとしては、例えば、反応性イオンエッチングである。

（平坦化工程）
また、図１０(ｄ)及び図１１(ｄ)に示すように、本実施形態では、単結晶ダイヤモンド層３１０Ａ及び多結晶ダイヤモンド層３１０Ｂをエッチング又は研磨することにより、単結晶ダイヤモンド部２３及び多結晶ダイヤモンド部３３を形成する。これにより、単結晶ダイヤモンド部２３の表面と多結晶ダイヤモンド部３３の表面とは略同一面上に位置し、ダイヤモンド基板４の表面４ａは平坦化される。ダイヤモンド基板４の表面４ａを平坦化すると、基板処理装置を用いてダイヤモンド基板４の表面４ａを処理するときに、処理を施し易くなる。

（切断工程）
次に、ダイヤモンド基板４がウェハ形状を有していない場合、ダイヤモンド基板４を切断することによりウェハ状に加工するとしてもよい。これにより、ウェハ加工用の基板処理装置を用いてダイヤモンド基板４を処理するときに、ダイヤモンド基板４の取扱いが容易になる。なお、切断工程は、ダイヤモンド部形成工程の後でなくても、例えば、ダイヤモンド層３１０が形成された後に実施されればよい。すなわち、ダイヤモンド層３１０及び基板１０をウェハ状に切断すればよい。

（エピタキシャル成長工程）
次に、図１２に示すように、単結晶ダイヤモンド部２３上に単結晶ダイヤモンド層２５をエピタキシャル成長させてもよく、このエピタキシャル成長工程を実施することで、ダイヤモンド基板６が得られる。この場合、例えば、単結晶ダイヤモンド層２５に不純物を導入することによって、得られるダイヤモンド基板６からその表面６ａを利用して半導体デバイスを製造することができる。本実施形態では、多結晶ダイヤモンド部３３上に多結晶ダイヤモンド層３４を成長させている。なお、本実施形態では単結晶ダイヤモンド層２５は１層の単結晶ダイヤモンド層であるが、複数の単結晶ダイヤモンド層であってもよい。

なお、ここでは、基板１０上に多結晶ダイヤモンド部３３を形成した後にエピタキシャル成長工程を実施しているが、基板１０上に多結晶ダイヤモンド層３１０を形成した後に実施していればよい。

上記ダイヤモンド基板４の製造方法では、ダイヤモンド部形成工程において、単結晶ダイヤモンド部２３が多結晶ダイヤモンド部３３によって基板１０に固定される。このため、基板処理装置を用いてダイヤモンド基板４を処理するときに、ダイヤモンド基板４の取扱いが容易になる。また、単結晶ダイヤモンド部２３と基板１０との間に、酸化ケイ素からなる接着層を形成する必要がないので、上記製造方法により製造されたダイヤモンド基板４は、ダイヤモンドの気相成長温度と同程度の高温にも耐えられる。以上の点は、ダイヤモンド基板６についても同様である。

また、単結晶ダイヤモンド部２３は、貫通孔１４内に配置されており、多結晶ダイヤモンド部３３は、単結晶ダイヤモンド部２３における単結晶ダイヤモンド層２３Ｂの周囲に設けられている。よって、単結晶ダイヤモンド部２３の表面２３ａ及び裏面２３ｂは露出する。その結果、その露出した部分を利用して配線パターンの形成や、デバイスの製造をすることが可能である。すなわち、ダイヤモンド基板４の表面４ａ及び裏面４ｂを利用して、半導体デバイス作製や配線パターン形成をすることが可能である。

図１３は、単結晶ダイヤモンド基板２００，２３Ａ，２４Ｃの変形例を示す断面図である。図１３に示す単結晶ダイヤモンド基板２０１は、単結晶ダイヤモンド基板２０１Ａ上にエピタキシャル成長された単結晶ダイヤモンド層２０１Ｂを含む。この場合、例えば、単結晶ダイヤモンド層２０１Ｂに不純物を導入することによって、本変形例の単結晶ダイヤモンド基板２０１から得られるダイヤモンド基板から半導体デバイスを製造することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されない。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
まず、基板として、３インチφ×０．５ｍｍｔのシリコンウェハに、機械加工により４．１ｍｍの貫通孔を２箇所形成した。また、単結晶ダイヤモンド基板として、４ｍｍ角×０．５ｍｍｔの単結晶ダイヤモンド基板を２個準備した。

これらの単結晶ダイヤモンド基板を貫通孔にセットした。そして、ダイヤモンド合成装置の支持台上に、単結晶ダイヤモンド基板がセットされたシリコンウェハを設置し、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いてダイヤモンド層を形成した。メタンガス濃度（メタンガス流量／水素ガス流量）が１５％、基板温度が８００℃、合成圧力が１．３×１０^４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）となる条件で、１０時間ダイヤモンドの合成を行った。

その結果、単結晶ダイヤモンド基板上及びシリコンウェハ上には多結晶ダイヤモンド層が成長された。多結晶ダイヤモンド層の厚さは、約５０μｍであった。このようにして、実施例１のダイヤモンド基板を得た。

得られたダイヤモンド基板に対して、フォトリソグラフィ工程等を含むウェハプロセスを施すことにより、単結晶ダイヤモンド部上に配線パターンを作製し、良好なデバイスを作製できることを確認した。

続いて、配線パターンを取り去り、単結晶ダイヤモンド部上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法により導電性のエピタキシャルダイヤモンド層の成膜を試みた。メタンガス濃度が６％、ジボランガス濃度（ジボランガス流量／メタンガス流量）が２００ｐｐｍ、基板温度が８５０℃、合成圧力が１．３×１０^４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）となる条件で、２時間ダイヤモンドの合成を行った。

その結果、膜厚５μｍのエピタキシャルダイヤモンド層が単結晶ダイヤモンド部上に形成された。このようにして得られたダイヤモンド基板についても、エピタキシャルダイヤモンド層上に配線パターンを作製し、良好なデバイスを作製できることを確認した。

（実施例２）
まず、基板として、３インチφ×０．５ｍｍｔシリコンウェハに、機械加工により４．１ｍｍ角の貫通孔を２箇所形成した。また、単結晶ダイヤモンド基板として、４ｍｍ角×０．５ｍｍｔの単結晶ダイヤモンド基板を２個準備した。

これらの単結晶ダイヤモンド基板を貫通孔にセットした。そして、ダイヤモンド合成装置の支持台上にシリコンウェハを設置し、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いてダイヤモンド層を形成した。メタンガス濃度（メタンガス流量／水素ガス流量）が８％、基板温度が９５０℃、合成圧力が１．３×１０^４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）となる条件で、１０時間ダイヤモンドの合成を行った。

その結果、単結晶ダイヤモンド基板上には単結晶ダイヤモンド層が形成され、シリコンウェハ上には多結晶ダイヤモンド層が形成された。多結晶ダイヤモンド層の厚さは、約３０μｍであった。

次に、機械研磨により平坦化加工を行うことにより、単結晶ダイヤモンド部の表面位置と多結晶ダイヤモンド層の表面位置をそろえた。こうして、実施例２のダイヤモンド基板を得た。得られたダイヤモンド基板に対して、フォトリソグラフィ工程等を含むウェハプロセスを施すことにより、単結晶ダイヤモンド部上に配線パターンを作製し、良好なデバイスを作製できることを確認した。

続いて、配線パターンを取り去り、単結晶ダイヤモンド部上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法により導電性のエピタキシャルダイヤモンド層の成膜を試みた。メタンガス濃度が５％、ジボランガス濃度（ジボランガス流量／メタンガス流量）が２００ｐｐｍ、基板温度が８５０℃、合成圧力が１．３×１０^４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）となる条件で、２時間ダイヤモンドの合成を行った。

その結果、膜厚４μｍのエピタキシャルダイヤモンド層が単結晶ダイヤモンド部上に形成された。このようにして得られたダイヤモンド基板についても、エピタキシャルダイヤモンド層上に配線パターンを作製することにより良好なデバイスを作製できることを確認した。

（実施例３〜１２）
基板の材料を表１に示す各材料に変えた点以外は、実施例１の場合と同様にして実施例３〜１２のダイヤモンド基板をそれぞれ作製した。なお、各実施例３〜１２において、各基板の形状は、３インチφ×０．５ｍｍｔのウェハ形状とした。

その結果、実施例１と同様に、実施例３〜１２のダイヤモンド基板を良好に作製することができた。また、実施例１と同様に、実施例３〜１２のダイヤモンド基板上に配線パターンを作製することにより良好なデバイスを作製できることを確認した。

（実施例１３〜２２）
基板の材料を表２に示す各材料に変えた点以外は、実施例２と同様にして実施例１３〜２２のダイヤモンド基板をそれぞれ作製した。なお、各実施例１３〜２２において、各基板の形状は、３インチφ×０．５ｍｍｔのウェハ形状とした。

その結果、実施例２と同様に、実施例１３〜２２のダイヤモンド基板を良好に作製することができた。また、実施例２と同様に、実施例１３〜２２のダイヤモンド基板上に配線パターンを作製することにより良好なデバイスを作製できることを確認した。

（実施例２３）
１００ｍｍ角×０．５ｍｍｔの矩形形状を有する基板を用いたこと、及び、単結晶ダイヤモンド基板を貫通孔にセットする前に単結晶ダイヤモンド基板上に導電性のエピタキシャルダイヤモンド層をマイクロ波プラズマＣＶＤ法により形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例２３のダイヤモンド基板を作製した。導電性のエピタキシャルダイヤモンド層を形成する際には、メタンガス濃度が６％、ジボランガス濃度（ジボランガス流量／メタンガス流量）が１ｐｐｍ、基板温度が８００℃、合成圧力が６．５×１０^３Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）となる条件で、２時間ダイヤモンドの合成を行った。

その結果、エピタキシャルダイヤモンド層の厚さは５μｍであった。その結果、実施例１と同様に、実施例２３のダイヤモンド基板を良好に作製することができた。また、レーザによりダイヤモンド基板を３インチφ×０．５ｍｍｔのウェハ状に加工し、実施例１と同様に、ウェハ状の実施例２３のダイヤモンド基板上に配線パターンを作製することにより良好なデバイスを作製できることを確認した。

（実施例２４）
１００ｍｍ角×０．５ｍｍｔの矩形形状を有する基板を用いたこと、及び、単結晶ダイヤモンド基板を貫通孔にセットする前に単結晶ダイヤモンド基板上に導電性のエピタキシャルダイヤモンド層をマイクロ波プラズマＣＶＤ法により形成したこと以外は実施例２と同様にして、実施例２４のダイヤモンド基板を作製した。導電性のエピタキシャルダイヤモンド層を形成する際には、メタンガス濃度が６％、ジボランガス濃度（ジボランガス流量／メタンガス流量）が１ｐｐｍ、基板温度が８００℃、合成圧力が６．５×１０^３Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）となる条件で、２時間ダイヤモンドの合成を行った。

その結果、エピタキシャルダイヤモンド層の厚さは５μｍであった。その結果、実施例２と同様に、実施例２４のダイヤモンド基板を良好に作製することができた。また、レーザによりダイヤモンド基板を３インチφ×０．５ｍｍｔのウェハ状に加工し、実施例２と同様に、ウェハ状の実施例２４のダイヤモンド基板上に配線パターンを作製することにより良好なデバイスを作製できることを確認した。

（実施例２５〜３４）
基板の材料を表３に示す材料に変えた点以外は、実施例２３と同様にして実施例１３〜２２のダイヤモンド基板を作成した。なお、各実施例２５〜３４において、各基板の形状は、１００ｍｍ角×０．５ｍｍｔの矩形形状とした。

その結果、実施例２３と同様に、実施例２５〜３４のダイヤモンド基板を良好に作製することができた。

続いて、レーザにより実施例２５〜３４のダイヤモンド基板を３インチφ×０．５ｍｍｔのウェハ状に加工した。そして、ウェハ状の実施例２５〜３４のダイヤモンド基板上に配線パターンを作製することにより良好なデバイスを作製できることを確認した。

（実施例３５〜４４）
基板の材料を表４に示す各材料に変えた点以外は、実施例２４と同様にして実施例３５〜４４のダイヤモンド基板を作製した。なお、各実施例３５〜４４において、各基板の形状は、１００ｍｍ角×０．５ｍｍｔの矩形形状とした。

その結果、実施例２４と同様に、実施例３５〜４４のダイヤモンド基板を良好に作製することができた。

続いて、レーザにより実施例３５〜４４のダイヤモンド基板を３インチφ×０．５ｍｍｔのウェハ状に加工した。そして、ウェハ状の実施例３５〜４４のダイヤモンド基板上に配線パターンを作製することにより良好なデバイスを作製できることを確認した。

第１実施形態に係るダイヤモンド基板の平面図である。 図１に示されたダイヤモンド基板のＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図である。 第２実施形態に係るダイヤモンド基板の断面図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１実施形態に係るダイヤモンド基板の製造方法の各工程を示す平面図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図４（ａ）〜図４（ｃ）にそれぞれ示したＶａ―Ｖａ線〜Ｖｃ―Ｖｃ線に沿った工程断面図である。 図５（ｃ）に続く工程の工程断面図である。 第３実施形態に係るダイヤモンド基板の平面図である。 図７に示したダイヤモンド基板のＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 第４実施形態に係るダイヤモンド基板の断面図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、第３実施形態に係るダイヤモンド基板の製造方法の各工程を示す平面図である。 図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に示したＸＩａ―ＸＩａ線〜ＸＩｄ―ＸＩｄ線に沿った工程断面図である。 図１１（ｄ）の後に続く工程断面図である。 単結晶ダイヤモンド基板の変形例の断面図である。

符号の説明

１〜６…ダイヤモンド基板、１０…基板、１１…第１の領域、１２…第２の領域、１３…主面、１４…貫通孔、２０，２１，２３，２４…単結晶ダイヤモンド部、２２，２４Ｂ…単結晶ダイヤモンド層、３０，３３…多結晶ダイヤモンド部、２３Ａ，２４Ｃ，２００，２０１…単結晶ダイヤモンド基板、２０１Ｂ…単結晶ダイヤモンド層、３００，３１０…ダイヤモンド層、３１０Ａ…単結晶ダイヤモンド層、３１０Ｂ…多結晶ダイヤモンド層。

Claims (10)

1. 第１の領域と該第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有し、該第１の領域に貫通孔を有する基板と、
   前記貫通孔内に配置された単結晶ダイヤモンド部と、
   前記第２の領域上から前記単結晶ダイヤモンド部上に渡って設けられており、前記基板及び前記単結晶ダイヤモンド部に固定された多結晶ダイヤモンド部と、
   を備える、ダイヤモンド基板。
2. 第１の領域と該第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有し、該第１の領域に貫通孔を有する基板と、
   前記貫通孔内に配置される部分を有すると共に前記主面側に突出した部分を有する単結晶ダイヤモンド部と、
   前記単結晶ダイヤモンド部のうち前記主面側に突出した部分を取り囲むと共に前記第２の領域上に設けられており、前記基板及び前記単結晶ダイヤモンド部に固定された多結晶ダイヤモンド部と、
   を備える、ダイヤモンド基板。
3. 前記基板は、ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、石英、モリブデン、ニオブ、タングステン、ムライト及びコージライトのうち少なくとも一つの材料を含有する、請求項１又は２に記載のダイヤモンド基板。
4. 前記単結晶ダイヤモンド部は、エピタキシャル成長された１又は複数の単結晶ダイヤモンド層を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のダイヤモンド基板。
5. 第１の領域と該第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有し、該第１の領域に貫通孔を有する基板と、前記貫通孔内に配置された単結晶ダイヤモンド部と、前記第２の領域上から前記単結晶ダイヤモンド部上に渡って設けられた多結晶ダイヤモンド部と、を備えるダイヤモンド基板の製造方法であって、
   前記貫通孔内に単結晶ダイヤモンド基板を挿入し、単結晶ダイヤモンド部とする挿入工程と、
   前記挿入工程の後、気相合成法を利用して、前記第２の領域上から前記単結晶ダイヤモンド部上に渡ってダイヤモンド層を形成し、多結晶ダイヤモンド部とするダイヤモンド層形成工程と、
   を含む、ダイヤモンド基板の製造方法。
6. 第１の領域と該第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有し、該第１の領域に貫通孔を有する基板と、前記貫通孔内に配置された部分を有すると共に前記主面側から突出した部分を有する単結晶ダイヤモンド部と、前記単結晶ダイヤモンド部のうち前記主面側から突出した部分を取り囲むと共に前記第２の領域上に設けられた多結晶ダイヤモンド部と、を備える、ダイヤモンド基板の製造方法であって、
   前記貫通孔内に単結晶ダイヤモンド基板を挿入する挿入工程と、
   前記挿入工程の後、気相合成法を利用して、前記基板上にダイヤモンド層を形成し、前記ダイヤモンド層のうち前記単結晶ダイヤモンド基板上の領域と前記単結晶ダイヤモンド基板とを前記単結晶ダイヤモンド部とし、前記ダイヤモンド層のうち前記第２の領域上であって前記単結晶ダイヤモンド部を取り囲む領域を前記多結晶ダイヤモンド部とするダイヤモンド部形成工程と、
   を含む、ダイヤモンド基板の製造方法。
7. 前記ダイヤモンド部形成工程において、前記ダイヤモンド層をエッチング又は研磨により前記単結晶ダイヤモンド部及び前記多結晶ダイヤモンド部を形成することによって、前記ダイヤモンド基板の表面を平坦化する平坦化工程を更に含む、請求項６に記載のダイヤモンド基板の製造方法。
8. 前記ダイヤモンド層及び前記基板を切断することにより前記ダイヤモンド層及び前記基板をウェハ状に加工する切断工程を更に含む、請求項５〜７のいずれか一項に記載のダイヤモンド基板の製造方法。
9. 前記単結晶ダイヤモンド基板は、エピタキシャル成長された１又は複数の単結晶ダイヤモンド層を含む、請求項５〜８のいずれか一項に記載のダイヤモンド基板の製造方法。
10. 前記単結晶ダイヤモンド部上に１又は複数の単結晶ダイヤモンド層をエピタキシャル成長させるエピタキシャル成長工程を更に含む、請求項５〜９のいずれか一項に記載のダイヤモンド基板の製造方法。

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